Как и следует из названия - вальцы - эти листогибочные станки предназначены для гибки листового металла методом проката, т.е. прокручивания листа между цилиндрами (вальцами, валками), которые во время вращения оказывают на этот лист давление, достаточное для изгиба листа в цилиндр. 

Результирующие детали называются обечайками, после сварки швов и необходимой обработки они применяются в самых разных целях: в прокладке трубопроводов, строительстве различных сооружений (в том числе мостов), как ёмкости для транспортировки и хранения жидкостей, элементы корпусов ракет, фюзеляжей самолетов и т.д. Формы обечаек, получаемых путем проката через листогибочные вальцы, могут быть не только круглыми, но и эллиптическими, прямоугольными с закругленными краями (см рисунок справа), а также разомкнутыми.

Листогибочные вальцы являются высокоточным механизмом. Под управлением ЧПУ координация подачи вальцев достигает менее 0,05 мм. Это с одной стороны позволяет получить после гибки высококачественный сварочный шов, а с другой – избежать перекосов в подаче листа и свести нецилиндричность обечайки к минимуму.

Сложность проектирования листогибочных вальцев состоит в том, что с одной стороны, обечайка должна быть как можно длиннее, а с другой – как можно с меньшим радиусом гиба. Если сделать рабочий валок, на который происходит «навивка» детали, длинным и тонким, - он прогнётся и не сможет оказывать необходимое давление на деталь в середине своей длины, результирующая обечайка будет иметь форму мяча для игры в регби. Для производства обечаек малого диаметра верхний - а иногда и боковые вальцы тоже - подкрепляют роликовыми суппортами (см рисунок справа). Этим достигается необходимая геометрическая точность конечной детали, согнутой на вальцах.

Одним из важнейших показателей, используемых для описания технических параметров листогибочных вальцев, является предел текучести материала заготовки. Измеряется он в мегапаскалях (МПа) и характеризует то давление (не путать с силой), которое нужно приложить к металлу, чтобы он начал «течь», то есть гнуться пластично, без разрывов и трещин. Для обычных сталей предел текучести составляет 240 МПа. Если в качестве заготовки на вальцах используется более прочный материал, то максимальная ширина заготовки и/или толщина материала должны быть уменьшены, иначе увеличится диаметр гиба. Таким образом, для сравнения различных листогибочных вальцев по гибочной способности необходимо иметь следующие 4 параметра: предел текучести материала, максимальную ширину и толщину материала, а также минимальный диаметр гиба, в противном случае сравнение будет некорректным.

Еще одним важным фактором, описывающим работу листогибочных вальцев, является возможность подгибки краёв. Если используется схема с тремя гибочными валками (трёхвалковые вальцы), то при обычном прокате на краях листа остаются прямые участки, длина которых примерно составляет ½ расстояния между осями двух нижних валков. Поэтому в трёх- и четырёх-валковых универсальных листогибочных вальцах кроме прокатного режима есть режим подгибки: смысл его заключается в том, что край листа неподвижно зажимается двумя вальцами и удерживаемый таким образом лист оборачивается вокруг одного из этих двух вальцев третьим валком. Этот процесс напоминает работу листогибочных прессов с поворотной балкой. Для иллюстрации справа приведена схема с четырьмя гибочными валками/вальцами, на ней красный вал выполняет операцию подгибки. Операция подгибки в универсальных листогибочных вальцах позволяет уменьшить длину прямых концов до 1,5-кратной толщины материала. Приставка "универсальный" для вальцев означает наличие у станка операции подгибки.

При применении совместно с листогибочными вальцами специальных устройств, замедляющих подачу листа с одного края заготовки и вытягивающих лист по другому краю, обечайка  приобретает коническую форму. При этом конусность может достигать 25-30⁰. Больший угол при вершине конуса получают на самостоятельных (специализированных) устройствах конической гибки. Ассортимент вальцев для специальной гибки достаточно широк и предоставляется по запросу.

Помимо вальцев для специальной гибки существует ряд приспособлений и элементов, облегчающих и автоматизирующих у вальцев процесс формирования обечайки: подающие столы, гидравлические концевые откидные опоры (серьги), центральные и боковые поддерживающие суппорты, подвесные консоли и т.д. Подобные устройства в типовых конфигурациях гибочных вальцев обычно не указываются, однако их изготовление не представляет технической сложности и возможно под заказ.

Представленное в данном разделе листогибочное оборудование  является стационарным и оснащено гидравлическим или электромеханическим приводом. Универсальные трёх- и четырёх-валковые гибочные вальцы являются наиболее распространенными. Для тех задач, в которых подгибка краёв не является крайне необходимой, могут быть использованы обычные гидравлические или электромеханические трёхвалковые вальцы.

В приведенной ниже таблице кратко описаны основные различия между универсальными трёх- и четырёх-валковыми гидравлическими листогибочными вальцами:

В этих листогибочных вальцах применена схема 4-ёх валков. По отношению к листовой заготовке, верхний и нижний вальцы являются приводными (протягивающими). Они приводятся в движение редуктором. Нижний валок поднимается вверх до упора и крепко зажимает край заготовки. Боковые вальцы посредством гидропривода прижимаются к середине-вверх (см рисунок справа) и обеспечивают достаточное усилие для гиба листа в обечайку.

Радиально-поворотный способ прижима (на рисунке движение показано красными стрелками) боковых вальцов существенно увеличивает эффективность гибки, поскольку в такой схеме давление на материал оказывается практически перпендикулярно поверхности вальцев. Скорость проката при этом возрастает до двукратной, а минимальный радиус гиба снижается (оранжевый-зеленый на рисунке). Положительным является также, что при одновременном давлении на верхний валок двумя боковыми вальцами горизонтальные составляющие их усилий взаимно уничтожаются, и вертикальная, деформирующая верхний валок, сила имеет величину меньше, чем это имеет место в трёхвалковых листогибочных станках.

NC контроллер. В настоящее время все четырёхвалковые вальцы оснащаются системой ЧПУ. Для финализации гибки можно отключить ЧПУ (CNC) и произвести доводку поверхности вручную с помощью рычажков на контрольной панели (при этом цифровой контроль (NC) параметров системы остается, то есть он не становится аналоговым в ручном режиме).

Особенности вальцев с ЧПУ:

• Режим собственно формирования обечайки и режим подгибки краёв
• Координаты обеих сторон как нижнего вальца, так и боковых вальцев отображаются в реальном времени на ЖК дисплее
• Функция автовыравнивания положения вальцев при подъёме/спуске с помощью ЧПУ, точность синхронизации 0,2 мм
• Благодаря точному контролю ЧПУ, прокатываемая деталь не съезжает в сторону при вращении вальцев
• Гидравлический привод помогает высвободить готовую деталь при помощи откидной "серьги"
• Безопасность оператора обеспечивается струной-барьером и кнопкой аварийного останова
• 2-скоростная работа, управление вальцами с помощью передвижного пульта
• Для подачи больших листов в рабочую зону может использоваться специальный стол
• Для работы с деталями больших диаметров возможно использование двух боковых и верхнего суппортов
• Есть возможность конической гибки (опция).

Несколько замечаний по поводу конической гибки на вальцах. Если угол при вершине конуса не превышает 30°, в комплекте со стандартными вальцами можно использовать дополнительное устройство конической гибки (см. рисунок справа). Это устройство отводит вверх боковые валки и вместе с ними верхний вал как показано на рисунке слева, тем самым создавая контролируемый перекос и заставляя лист растягиваться с одной стороны, что ведёт к формированию конуса. Ограничения работы с устройством конической гибки следующие:

• угол при вершине конуса не более 30°
• толщина листа до 1/3 от максимальной
• малое отверстие при вершине конической поверхности не может быть меньше 1,3 диаметра верхнего валка.

Конусы с углами при вершине более 30° нужно гнуть на специальных вальцах конической гибки. Такие вальцы, как правило, для гибки прямых обечаек не применяются, поскольку имеют слегка коническую форму вальцев и прямые фигуры делают плохо: "распараллеленные" валы не могут делать точный цилиндр с параллельными друг другу сторонами.

Трёхвалковые универсальные гибочные вальцы, как и 4х валковые, могут выполнять подгибку краев листовой заготовки. Режим подгибки краёв отличается от «стандартного» проката листа: при подгибке край листа удерживается парой вальцев, а третий валок за счет своего перемещения, подобно круглогубцам, наворачивает лист на верхний рабочий валок, осуществляя загиб края листа, а именно той его части, которая при обычном прокате путём вращения вальцев остается прямой.

Для подгибки у трёхвалковых вальцев верхний валок имеет возможность перемещаться как вертикально (гидропривод), так и горизонтально (механическая трансмиссия). Чтобы осуществить горизонтальное смещение верхнего валка, синхронно перемещаются обе боковые надстройки станка, на которых закреплены гидроцилиндры вертикального привода и сам рабочий валок. Перемещение происходит либо по опорной оси (см фото справа) либо по фигурному пазу (фото слева).

Особенности трёхвалковых универсальных гибочных вальцев:

• Верхний валок может перемещаться как по вертикали, так и по горизонтали, имея функционал как подгиба, так и стандартного вальцевания
• Подгибка осуществляется посредством перемещения верхнего валка при несимметричном расположении нижнего и верхнего валков
• Движение верхнего валка по вертикали осуществляется с помощью гидропривода, а в горизонтальной плоскости – с помощью механической трансмиссии
• Высокая точность подгибки краёв обеспечивается тонкой дозировкой давления и положения верхнего валка
• Точность гибки по основной длине заготовки достигается благодаря правильной геометрии верхнего валка и его точному позиционированию
• При вальцевании главная трансмиссия вальцев может работать в обоих направлениях
• Применяются различные виды гибки листа: О-задний гиб, U-передний гиб, а также специальные посекционные гибы
• У вальцев есть возможность конической гибки (опционально)
• Используется либо цифровой контроль положения верхнего валка, либо с ЧПУ. ЧПУ-система облегчает управление и существенно повышает производительность гибки.

Трёхвалковые гидравлические (а равно с ними и электромеханические) гибочные вальцы имеют возможность подъёма-опускания рабочего валка без возможности перемещения его в горизонтальной плоскости. У этих листогибочных вальцев боковая надстройка горизонтально не смещается и может только опрокидываться для снятия с валка готовой детали (см рисунок справа).

Особенности:

• Схема станка является простой и надёжной. Гидропривод верхнего (гибочного) вальца передвигает его вверх-вниз вдоль центральной оси. Два нижних валка приводятся в действие редуктором и являются протягивающими

• Для подгибки краев требуется дополнительное устройство (под подгибкой понимается технически более сложное «непрокатное» загибание краев листа для получения требуемого радиуса гиба на краях заготовки)
• Поскольку нижние вальцы не перемещаются в вертикальном направлении, 3-валковые гибочные вальцы часто устанавливают в специально подготовленном забетонированном углублении, при этом уровень пола соответствует верхнему краю этих вальцев, что облегчает подачу листов в область гибки.

Трёхвалковые электромеханические вальцы предназначены для производства деталей цилиндрической формы, называемых обечайками. Эти станки используются на заготовительных участках и в цехах предприятий для производства относительно небольших деталей из материала относительно малой толщины: воздуховодов, отливов, дымоходов и т.п.

В процессе изготовления станка поверхность вальцев подвергается термообработке (закалке), в результате вальцы приобретают повышенную прочность, чем обеспечивается надёжность и долгий срок их службы. Как и у более мощных гидравлических моделей, снятие готовых деталей осуществляется благодаря откидной стойке.

Аналогично трёхвалковым гидравлическим вальцам, электромеханические трехвалковые вальцовочные станки предназначены для гибки цилиндрических и конических форм без подгибки краёв. Связано это с тем, что нижние валки, являющиеся приводными, вращаются на месте, без перемещения в вертикальном или горизонтальном направлениях. Верхний же вал имеет только возможность поднятия-опускания. При такой схеме после вальцевания на краях листа остаются прямые участки длиной около половины расстояния между центрами нижних валков.

Отсутствие системы гидравлического привода снижает максимальную мощность, а следовательно и максимально допустимые ширину и толщину листовых заготовок.

С другой стороны, простота исполнения этой подгруппы вальцовочных станков даёт им ряд бесспорных преимуществ: низкую стоимость, легкость обслуживания, неприхотливость и простоту в управлении.

Поскольку нижние вальцы не смещаются, электромеханические трехвалковые листогибы можно устанавливать в углублении пола. В случаях, когда листовые заготовки имеют большой вес и габариты, такая схема заметно облегчает подачу листа в рабочую область.